HARTA INFORMATICII Algoritmi și Structuri de Date Limbaje de Programare Arhitectura Calculatoarelor Sisteme de Operare și Rețele Grafica Interacțiunea Om-Computer Conținut Probleme Importante Conținut Conținut Conținut Conținut Conținut Oameni Importanți Probleme Importante Conținut Oameni Importanți Oameni Importanți Oameni Importanți Oameni Importanți Oameni Importanți Muḥammad ibn Mūsā al-Khwārizmī Matematician persan al cărui nume a dat naștere termenului "algoritm". Ada Lovelace Considerată primul programator, a publicat primul algoritm destinat unei mașini de calcul. Alan Turing A pus bazele teoretice ale computației și ale algoritmilor prin conceptul de mașină Turing. Donald Knuth Autor „The Art of Computer Programming” (TAOCP). Creatorul TeX și METAFONT. Problema P vs NP Optimizarea Resurselor Machine Learning în Algoritmi și Structuri de Date Intreabă dacă orice problemă a cărei soluție poate fi verificată rapid (în timp polinomial) poate fi și rezolvată rapid. Provocarea de a găsi algoritmi și structuri de date care minimizează consumul de timp de execuție și spațiu de memorie, în special pentru volume mari de date sau pe arhitecturi distribuite Integrarea predicțiilor modelelor de învățare automată în designul algoritmilor și structurilor de date pentru a îmbunătăți performanța, menținând în același timp garanțiile de performanță în cel mai rău caz. Referinte(Foruri/Conferinte Academice) Algoritmii și Structurile de Date (ASD) reprezintă fundamentul informaticii, esențiali pentru organizarea eficientă a datelor și pentru dezvoltarea de proceduri pas cu pas (algoritmi) pentru rezolvarea problemelor computaționale. Acest domeniu se concentrează pe proiectarea, analiza și implementarea metodelor optime de prelucrare a informației, fiind indispensabil pentru performanța și scalabilitatea oricărui sistem software. ACM Transactions on Algorithms (TALG) Journal of Discrete Algorithms IEEE Symposium on Foundations of Computer Science (FOCS) Un limbaj de programare este un set de instrucțiuni utilizate pentru a crea software și pentru a controla comportamentul unui calculator. Categorii Nivel înalt: portabil, independent de platforma (de obicei mai ușor de înteles de către programator). Nivel scăzut: aproape de hardware, permite optimizări detaliate (de obicei mai greu de înteles de către programator). Securitatea Aplicațiilor Portabilitatea Gestionarea Resurselor Limbajele trebuie să permită scrierea de cod care protejează împotriva vulnerabilităților și atacurilor cibernetice. Un limbaj bun trebuie să permită crearea de aplicații care rulează pe mai multe platforme fară modificări semnificative. Este esențial ca limbajele să ofere mecanisme eficiente de control al memoriei și altor resurse de sistem pentru performanță și stabilitate. Oameni Importanți Alick Glennie A fost autorul limbajului Autocode, considerat de unii ca fiind primul limbaj compilat din istorie. Dennis Ritchie A creat limbajul C, care a influențat profund dezvoltarea ulterioară a limbajelor și a sistemelor de operare. Referinte Academice Why Programming Languages Matter – Andrew Black The Past, Present & Future of Programming Languages – Kevlin Henney Computer Languages, Systems & Structures (Elsevier) Inginerie Software Arhitectura calculatoarelor reprezintă fundamentul tehnologiei digitale moderne. Prin organizarea logică a componentelor hardware și interacțiunea acestora cu software-ul, acest domeniu definește modul în care funcționează sistemele de calcul. De la primele modele propuse în anii ’40 până la procesoarele multi-core și sistemele distribuite de astăzi, arhitectura a evoluat constant, influențând atât performanța aplicațiilor, cât și direcțiile majore ale cercetării în informatică. Probleme Importante John von Neumann J. Presper Eckert John Mauchly Este considerat părintele arhitecturii moderne a calculatoarelor, prin definirea modelului Von Neumann în 1945. Ei au proiectat primul calculator electronic digital de uz general - ENIAC. Arhitectura calculatoarelor se confruntă cu provocări precum limitarea frecvenței procesoarelor din cauza peretelui termic, consumul energetic crescut, nevoia de paralelism eficient, compatibilitatea software-hardware, miniaturizarea componentelor și aspectele legate de securitate și sustenabilitate. Baze de Date și Regăsire Informații Conținut Oameni Importanți Conținut Stiința computațională este o disciplină care combină matematica, informatica și știința aplicată pentru a modela, simula și analiza fenomene complexe din lumea reală. Teorie Modelarea matematică a sistemelor complexe și analiza numerică a algoritmilor (precizie, stabilitate, convergență). Activități Principale Probleme Importante Referințe Academice Acest subdomeniu se ocupă cu stocarea și organizarea eficientă a datelor structurate (baze de date) și cu extragerea automată a informațiilor relevante din date nestructurate (regăsire de informație), folosind metode teoretice, experimentale și de proiectare. Teorie Se bazează pe modele matematice și logice precum modelul relațional, algebra relațională și modele de regăsire (vectorial, probabilist). Experiment Testarea sistemelor și algoritmilor pe colecții standard de date (ex: TPC, TREC) pentru a măsura performanța și relevanța. Design Construcția efectivă a sistemelor de baze de date și a motoarelor de căutare, alegerea arhitecturii, limbajelor (ex: SQL) și mecanismelor de optimizare și securitate. Gestiunea Volumelor Mari de Date Sistemele trebuie să poată procesa rapid și sigur miliarde de înregistrări. Indexare și Optimizare a Interogărilor Se caută metode eficiente pentru accesul la date, folosind structuri ca arbori B sau hash-uri. Consistența Datelor Distribuite În baze de date distribuite, se urmărește echilibrul între consistența, disponibilitate și toleranța la partiție (teorema CAP). Relevanța Rezultatelor Se caută metode pentru a ordona și afișa cele mai relevante rezultate într-o interogare. Edgar F. Codd A introdus modelul relațional în 1970, baza tuturor bazelor de date moderne. Jim Gray A contribuit major la tranzacții, scalabilitate și fiabilitate în sistemele de baze de date. Michael Stonebraker Pionier al sistemelor Postgres și caștigător al premiului Turing pentru contribuții în baze de date. Gerard Salton A dezvoltat modelul vectorial în regăsirea informației, influențând motoarele moderne de căutare. SIGMOD (ACM) VLDB ACM Transactions on Database Systems (TODS) Information Retrieval Journal Conferință de top pentru baze de date relaționale. Axata pe baze de date la scară mare. Informatica Organizatorială Conținut Oameni Importanți Alan Turing Marvin Minsky Rodney Brooks Legatura dintre AI & Robotică cu alte subdomenii Probleme Importante Foruri importante MIT, Stanford University, Carnegie Mellon University AAAI, IEEE Robotics and Automation Society Laboratorul European de Robotică (euRobotics) Înțelegerea Limbajului Natural Percepția Mediului Inginerie Software Sisteme de Operare și Rețele Baze de Date și Regăsire a Informației AI & Robotică Stiința Computațională Bioinformatica Probleme Importante Conținut Oameni Importanți Referințe Academice Simularea Comportamentului Financiar și Social Modelele computaționale sunt utilizate pentru prognoze economice și analiza comportamentului colectiv. Predicția Cutremurelor și Dezastrelor Modele fizice tridimensionale ajută la estimarea impactului și planificarea răspunsului în caz de catastrofă. John von Neumann A pus bazele arhitecturii calculatoarelor și a metodelor numerice fundamentale. Alan Turing A definit fundamentele teoretice ale calculului și computabilității. Kenneth G. Wilson A contribuit la tehnicile de renormalizare în fizică computațională. Journal of Computational Physics SIAM Journal on Scientific Computing ACM Transactions on Mathematical Software (TOMS) International Conference on Computational Science (ICCS) International Symposium on High-Performance Computing (HiPC) Activități Principale Experiment Simulari pe calculatoare de înaltă performanță și studii de caz interdisciplinare pentru validarea ipotezelor. Design Dezvoltarea de algoritmi numerici eficienți și tehnici de optimizare pentru rezolvarea problemelor inverse și de control. Modelarea Climei Globale Simulări complexe sunt folosite pentru a anticipa efectele schimbărilor climatice și a evalua politici de mediu. Dezvoltarea de Medicamente Dinamica moleculară ajută la descoperirea și optimizarea interacțiunilor dintre compuși și proteine țintă. Noțiuni de Bază Designul, in sfera digitala, are roluri in diferite domenii, precum moda, arta, arhitectura, animatia, sculptura, ingineria. Randarea (din eng. rendering) reprezintă folosirea unui software pe calculator pentru a reda în imagini sau în timp real (un model 3D cu care poți interacționa) o scenă virtuală. În esență, este aducerea la realitate – realitatea virtuală, ce-i drept – a unui desen sau imagini pe care tu o construiești. Ed Catmull – co-fondator Pixar, contribuții fundamentale în modelare și randare. Pat Hanrahan – co-creator al RenderMan, câștigător al Premiului Turing (2019). Ivan Sutherland – inventatorul primului sistem de grafică interactivă („Sketchpad”). Jim Blinn – pionier în shading și vectori normali. Pixel RGB (red, green, blue) RGBA (red, green, blue, alpha) Computer-generated imagery (CGI) Realitatea augmentată Realitatea virtuală Visual effects Foruri Importante Probleme Importante Randare realistă în timp real : cum să obținem realism fizic cu timpi de răspuns mici (ex: în jocuri). Modelarea obiectelor complexe : cum să reprezentăm eficient detalii (ex: păr, apă, mulțimi de obiecte). Global Illumination : cum să simulăm comportamentul real al luminii. Compresia și transmisia datelor grafice : în streaming de jocuri sau aplicații 3D. Standardizarea formatelor grafice : interoperabilitate între aplicații și dispozitive. Etica în manipularea vizuală : deepfakes, reprezentări înșelătoare. Parametrul alfa este un număr între 0.0 (complet transparent) și 1.0 (deloc transparent). Fiecare parametru (roșu, verde și albastru) definește intensitatea culorii cu o valoare între 0 și 255. Un element component, de obicei foarte mic, al imaginilor grafice (fotografii, desene etc.) digitale. Tehnologie sau o aplicație specifică a graficii pe calculator pentru crearea sau îmbunătățirea imaginilor în artă, media tipărită, simulatoare, videoclipuri și jocuri video. (engleză: Augmented Reality - AR ) reprezintă procesul prin care se face posibilă suprapunerea unei realități virtuale (conținut digital) peste lumea reală, concretă, observată cu ochiul liber. (expresie provenită din engleză de la virtual reality sau VR ) se referă la ambianțe artificiale create pe calculator care oferă o simulare a realității atât de reușită, încât utilizatorul poate căpăta impresia de prezență fizică aproape reală, atât în anumite locuri reale, cât și în locuri imaginare. (uneori abreviate ca VFX ) reprezintă procesul prin care imaginile sunt create sau manipulate în afara contextului unei scene live-action în realizarea de filme și producția video. Integrarea filmărilor live-action și a altor filmări live-action sau a elementelor CGI pentru a crea imagini realiste se numește VFX. Relații cu alte domenii AI Tehnologii noi precum DLSS (Deep Learning Super Sampling) folosesc nuclee dedicate precum AI Tensor Cores de la Nvidia. Big Data (Baze de date) Tipuri de Arhitectura Von Neumann Harvard Ele asigură gestionarea eficientă a resurselor hardware și facilitarea comunicării între dispozitive. Un sistem de operare este softwareul principal care gestionează resursele hardware și software ale unui calculator, acționând ca interfață între utilizator și componentele fizice. Fără un Sistem de Operare, un calculator ar fi inutilizabil. Ken Thompson & Dennis Ritchie Creatori ai sistemului de operare UNIX. Linus Torvalds A dezvoltat kernelul Linux, unul dintre cele mai populare nuclee pentru sisteme de operare. Vinton Cerf Considerat „părintele internetului” pentru munca la protocoalele TCP/IP. Probleme Importante Referințe Academice Modern Operating Systems – Andrew S. Tanenbaum Computer Networking: A Top-Down Approach – James F. Kurose, Keith W. Ross Operating System Concepts – Abraham Silberschatz Securitatea rețelelor Protejarea datelor transmise împotriva interceptării sau modificării. Gestionarea concurenței Sisteme de operare trebuie să gestioneze mai multe procese simultan, fără conflicte. Fiabilitate și disponibilitate Sistemul trebuie să fie stabil și să prevină căderile sau coruperile de date. Scalabilitate Capacitatea de a funcționa eficient pe sisteme mici (IoT) și mari (servere). Sisteme de Operare Desktop Windows Linux macOS Mobile Android iOS Robotica și inteligența artificială sunt două domenii conexe ale științei și tehnologiei, dar cu mai multe diferențe. Robotica este disciplina care se ocupă cu proiectarea mașinilor capabile să automatizeze sarcini. În acest sens, experții în robotică creează, programează și operează aceste elemente automatizate pentru a dezvolta anumite abilități și sarcini. Pe de altă parte, inteligența artificială este o ramură a informaticii care studiază modul în care mașinile pot imita procesele cognitive ale oamenilor, învățând și raționând pentru a rezolva probleme și a îndeplini sarcini specifice, la fel ca un om. dezvoltarea algoritmilor AI și a sistemelor robotice necesită proiectare software riguroasă, gestionarea ciclului de viață al aplicațiilor și testare avansată. roboții inteligenți depind de sisteme de operare în timp real (RTOS) și de comunicații distribuite, mai ales în cazul roboților colaborativi sau conectați la cloud. Conținut AI are nevoie de acces rapid și inteligent la cantități masive de date pentru antrenare, căutare contextuală sau luarea deciziilor în robotică. Sunt centre de excelență în acest domeniu. În Europa, Laboratorul European de Robotică (euRobotics) coordonează inițiative majore, iar organizații precum OpenAI și DeepMind (parte a Google) joacă un rol crucial în cercetarea aplicată și în popularizarea inteligenței artificiale responsabile. La nivel internațional, AAAI (Association for the Advancement of Artificial Intelligence) promovează cercetarea de vârf în IA, iar IEEE Robotics and Automation Society se ocupă de standardizarea și diseminarea progreselor în robotică. Alan Turing a pus bazele conceptuale ale inteligenței artificiale prin testul care îi poartă numele Marvin Minsky, cofondator al Laboratorului de Inteligență Artificială de la MIT, a fost unul dintre primii care au susținut ideea unei minți artificiale. Rodney Brooks, cunoscut pentru abordările sale inovatoare în robotică comportamentală și cofondator al companiei iRobot. Comunicarea în limbaj uman este un obiectiv major pentru IA, dar înțelegerea profundă a sensurilor, contextului sau ambiguităților rămâne problematică.. În aplicațiile robotice, această barieră afectează interacțiunea om-robot. IA trebuie să interpreteze corect date senzoriale — imagini, sunete, mirosuri. În robotică, provocarea este și mai mare: sistemul trebuie nu doar să perceapă, ci și să reacționeze în timp real, în medii imprevizibile, unde datele pot fi incomplete, ambigue sau zgomotoase. Referințe și foruri relevante Universitățile Princeton Harvard MIT Companiile Intel Apple IBM Nvidia Conferințe Reviste SIGGRAPH (Special Interest Group on Computer Graphics and Interactive Techniques) Eurographics IEEE VIS Graphics Interface ACM Transactions on Graphics (TOG) Computer Graphics Forum IEEE Computer Graphics and Applications Noțiuni de Bază Probleme Importante Foruri Importante Bioinformatica este o disciplină care combină informatica, biologia și matematica pentru a analiza și interpreta date biologice, în special date genetice. Interacțiunea Om-Calculator (IOC) este un domeniu interdisciplinar care studiază modul în care oamenii interacționează cu tehnologia, cu accent pe eficiență, accesibilitate și ergonomie. Este folosită pentru a înțelege funcționarea genelor, proteinelor și a altor componente celulare, cu ajutorul algoritmilor și software-ului specializat. Probleme Importante Categorii Secvențierea genomului: Analiza și compararea secvențelor ADN (ex: identificarea genelor). Proteomică: Studiul proteinelor și interacțiunilor acestora. Biologia sistemelor: Modelarea matematică a proceselor biologice. Farmacogenomică: Cum influențează genomul răspunsul la medicamente. Modelare structurală: Prezicerea formei 3D a proteinelor. Stocarea și Gestionarea Datelor Istoric Clasificare activități IOC Aplicații practice Dimensiune locală (UVT – FMI) Volumul uriaș de date genetice necesită soluții eficiente de stocare și analiză. Acuratețea algoritmilor Anii 1960–1980 : apariția interfețelor textuale, mouse-ului, interfețelor grafice (GUI). Algoritmii trebuie să fie suficient de sensibili și specifici pentru a detecta diferențe biologice semnificative. După 1990 : extinderea către realitate virtuală, mobilitate, UX design, inteligență artificială. Teoretice : modele cognitive (GOMS, Human Processor), ergonomie, modele conceptuale. Experimentale : usability testing, eye-tracking, analiza metricilor UX. De design : User-Centered Design, prototipare, design incluziv și participativ. Persoane cu dizabilități, dispozitive medicale, automotive, educație digitală, smart home, VR/AR. Proiecte studențești în HackTM, ItFest. Cursuri dedicate: IOC, UX Design, Sisteme Multimedia. Profesori implicați: Conf. dr. Silviu Panțiru, Lect. dr. Alin Bunoiu. Interfețe afective : adaptare în funcție de emoțiile utilizatorului. Interacțiune multimodală : combinarea vocii, gesturilor, privirii și expresiilor. Etică și confidențialitate : protecția datelor, transparența algoritmică. Accesibilitate : interfețe pentru persoane cu dizabilități. Globalizare : adaptarea culturală a interfețelor. Sustenabilitate digitală : design responsabil și eficient energetic. Educație digitală : pregătirea utilizatorilor pentru interacțiunea eficientă cu tehnologia. Convergență cu alte domenii : inteligență artificială, neuroștiințe, arhitectură, arte interactive. Ivan Sutherland – primul sistem grafic interactiv (1963). Douglas Engelbart – „The Mother of All Demos” (1968): mouse, hyperlinkuri, colaborare la distanță. Don Norman – pionier în UX și design centrat pe utilizator. Ben Shneiderman – autor al conceptelor de bază în UI. Preece, Rogers, Sharp – contribuții majore în teoria și practica IOC. Conferințe și organizații Jurnale științifice ACM SIGCHI – cea mai importantă comunitate globală în HCI. IEEE Computer Society – promovarea cercetării interdisciplinare. RoCHI – conferință românească dedicată IOC. HCI International – eveniment global de referință în domeniu. ACM TOCHI (Transactions on Computer-Human Interaction) PACM HCI (Proceedings of the ACM on HCI) Human–Computer Interaction Journal Integrarea datelor Etica și Confidențialitatea Corelarea datelor provenite din surse diferite (ADN, ARN, proteine). Protecția informațiilor genetice personale este esențială. Oameni Importanți Margaret Dayhoff David Haussler Ewan Birney Cofondator al proiectului ENSEMBL și director al EMBL-EBI. A contribuit la Proiectul Genomului Uman și dezvoltarea de algoritmi pentru analiza genomului. Pionieră în bioinformatică, a creat una dintre primele baze de date de secvențe proteice. Referințe Academice Bioinformatics: Sequence and Genome Analysis – David W. Mount Understanding Bioinformatics – Marketa Zvelebil & Jeremy O. Baum Principles of Computational Biology – Neil C. Jones & Pavel Pevzner NCBI (National Center for Biotechnology Information) – sursă de baze de date și unelte bioinformatice Este ramura informaticii care se ocupă cu proiectarea, dezvoltarea, testarea și mentenanța aplicațiilor software complexe, urmărind rigoarea inginerească și calitatea produselor livrate. Activități Principale Teorie Experiment Design Fundamente matematice pentru verificarea corectitudinii programelor (ex: logica Hoare, semantica formală). Testare automata, benchmark-uri, analiza performanței și calității codului cu instrumente precum compilatoare, debuggere, CI/CD. Arhitectura sistemelor, modularitate, interfațe (UI/UX), scalabilitate, securitate, reutilizare. Probleme Importante Noțiuni Importante Probleme Importante Foruri Importante Informatica organizațională reprezintă o disciplină esențială în era digitală, aflată la intersecția dintre tehnologie, procese de afaceri și management. Aceasta se concentrează pe utilizarea sistemelor informatice pentru a sprijini și transforma modul în care funcționează organizațiile moderne. Organizațiile pot fi privite ca un ansamblu de subsisteme care colaborează pentru atingerea unor obiective comune. Informatica sprijină fiecare dintre aceste componente prin soluții specializate: Conducerea beneficiază de sisteme de suport decizional (DSS) , care oferă analize complexe și simulări predictive. Execuția este susținută de sisteme ERP , care integrează funcții precum producția, stocurile sau contabilitatea într-o singură platformă. Informația este centralizată și structurată prin baze de date și sisteme de gestionare a cunoștințelor , facilitând transferul de know-how. Comunicarea internă și colaborarea sunt optimizate prin platforme digitale precum Microsoft Teams sau Slack. Controlul activităților este realizat prin sisteme de monitorizare și raportare automate, care oferă date în timp real. Resursele (umane, financiare, materiale) sunt gestionate prin aplicații dedicate, cum ar fi HRM , softuri financiare sau platforme logistice Herbert Simon , laureat Nobel, a pus bazele sistemelor de suport decizional. Jay Forrester a introdus dinamica sistemelor pentru modelarea proceselor organizaționale. Peter Drucker a definit informația ca resursă strategică a managementului modern. Thomas Davenport este un lider în analiza datelor și business intelligence, autor de lucrări de referință. Dimensiuni locale UVT In cadrul Itfest, Facultatea de Arte a organizat o prezentare a sectiei de masterat Game Art, precum si a catorva programe si soft-uri de modelare si animatie 3D, precum si a tehnologiilor de scanare si printare 3D. Cadre didactice implicate: Asist. Univ. Drd. Grangure Alin, Conf. Univ. Dr. Bunii Alexandru- Facultatea de Arte Colaborari: NextLabTech – laborator de Blender. Integrarea dificilă cu sistemele vechi (legacy). Costurile ridicate ale implementării și întreținerii unor soluții precum ERP sau BI. Riscurile de securitate cibernetică , în contextul creșterii atacurilor sofisticate. Rezistența la schimbare și nevoia de instruire a angajaților pentru utilizarea noilor tehnologii. Universități precum ASE sau MIT promovează cercetarea și educația în sisteme informatice organizaționale. Companii IT mari – SAP, Microsoft, Oracle, IBM – dezvoltă soluții ERP, BI, cloud și securitate cibernetică. Organizații internaționale (ex. ISO, IEEE) creează standarde pentru interoperabilitate, securitate și calitate software. Firme de consultanță (McKinsey, Gartner) oferă analize și ghiduri pentru digitalizarea eficientă a afacerilor. Siguranță și fiabilitate – eliminarea erorilor în sisteme critice. Specificații formale – formulări clare, verificabile matematic. Gestionarea complexității – sisteme mari, milioane de linii de cod. Evoluție și întreținere – actualizări fără a compromite stabilitatea. Verificare completă – dificultăți în dovedirea siguranței absolute a sistemelor critice. Usabilitate – prevenirea interpretărilor greșite în interfețe critice. Automatizare cu AI – dezvoltare și testare automată a software-ului. Oameni Importanți Edsger Dijkstra – programare structurată, verificare formală. David Parnas – modularizare, "information hiding". Michael A. Jackson – metodologii structurate, JSP. Fred Brooks – „The Mythical Man-Month”, Brooks’ Law. Barry Boehm – modelul Spiral, analiza riscurilor. Foruri Importante Reviste Conferințe IEEE Transactions on Software Engineering ACM TOSEM Journal of Systems and Software ICSE – conferința globală de referință. ESEC/FSE – axată pe cercetare europeană și internațională. ISSRE – fiabilitate și testare. Pentru servere mari, e nevoie de infrastructură specială care să conecteze multe Hard Drive-uri între ele. softuri dezvoltate de Disney, Pixar (iGroom, Tonic, Dynamic Tubes, QuickSilver) pentru fundal: Bonsai (copaci, lava)